آنیلینگ یک عملیات حرارتی است که به منظور افزایش شکل‌پذیری و همچنین کاهش سختی فلزات انجام می‌شود. این فرایند باعث تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فلزات شده و کارایی آن‌ها را بیشتر خواهد کرد. عملیات آنیلینگ شامل گرم کردن ماده تا نقطه‌ای بالاتر از دمای تبلور مجدد و سپس خشک کردن آن می‌شود. چنینی کاری به صورت مستقیم در عملیات سختکاری تاثیرگذار است.
تولیدکنندگان قطعات فلزی همواره از راه‌های مختلفی برای افزایش کاربرد فلزات در صنایع مختلف استفاده می‌کنند. قرن‌ها پیش، این کار با استفاده از خیساندن فلز در آب سرد صورت می‌گرفت که موجب افزایش استحکام آن در برابر شرایط آب و هوایی مختلف می‌شد؛ اما پیشرفت فناوری باعث شده است که آنیلینگ، اهمیت خود را بیش از پیش نشان دهد. با ادامه این مقاله همراه باشید تا به بررسی نکات مختلف این فرایند بپردازیم.
آنیلینگ چیست؟
عملیات آنیلینگ از طریق انتشار اتم‌ها در داخل یک ماده جامد اتفاق می‌افتد، به طوری که مولکول‌ها در ابتدا به سمت بی‌نظمی و سپس به سمت حالت تعادل پیش بروند. گرمای ایجاد شده از طریق تامین انرژی مورد نیاز جهت شکستن پیوندها، سرعت انتشار اتم‌ها را افزایش می‌دهد. حرکت اتم‌ها باعث توزیع مجدد و از بین بردن بی‌نظمی پیوند میان آن‌ها خواهد شد. آرایش جدید اتم‌ها در نهایت به تغییر شکل فلز و شکل‌پذیری بیشتر آن ختم می‌شود.
مزایای آنیلینگ
همانطور که قبلا به آن اشاره شد، فرایند آنیلینگ در اکثر صنایع امروزی انجام می‌شود. در میان مزایای این کار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزایش شکل‌پذیری ماده: خم کردن یا فشار دادن فلزات سخت و شکننده بدون ایجاد شکستگی، بسیار دشوار خواهد بود. به عنوان نمونه، آنیلینگ فولاد بیشتر به این منظور انجام می‌شود.
- بالا بردن قابلیت تراشکاری: عملیات حرارتی آنیلینگ قابلیت تراشکاری فلزات را افزایش داده و سایش ابزارآلات را نیز کاهش خواهد داد. چنین کاری عمر دستگاه‌ها و ابزار مورد استفاده را به صورت چشمگیری افزایش می‌دهد که در نهایت به کاهش هزینه‌ها ختم خواهد شد.
- از بین بردن تنش‌های باقیمانده: در زمان تولید محصولات فلزی، تنش‌های باقیمانده باعث ایجاد ترک و عوارض مکانیکی متفاوت می‌شوند؛ یکی از راه‌های از بین بردن این مشکل، آنیلینگ فلزات بعد از تولید آن‌ها است.
کوره آنیلینگ چیست؟
کوره آنیلینگ این قابلیت را دارد که دمای فلز را در مدت زمانی مشخص به بالاتر از دمای تبلور مجدد رسانده و سپس آن را خنک کند. زمانی که کار این دستگاه به پایان می‌رسد، گرمایش ایجاد شده موجب توزیع مجدد حرکت اتم‌ها و از بین رفتن آرایش قبلی آن‌ها خواهد شد. کوره آنیلینگ می‌تواند، تمامی این مراحل را به صورت اتوماتیک انجام دهد و به همین دلیل درصد خطای آن بسیار پایین است.
مراحل عملیات سختکاری آنیلینگ
آنیلینگ در سه مرحله صورت می‌گیرد: بازیابی، تبلور مجدد و رشد گرانوله‌های جدید. این مراحل به شرح زیر انجام می‌شوند:
۱. مرحله بازیابی: در این مرحله از کوره یا سایر وسایل گرمایشی برای افزایش دمای فلز تا حدی استفاده می‌شود که اتم‌ها وادار به واکنش شده و تنش‌های داخلی برطرف شوند.
۲. مرحله تبلور مجدد: گرم کردن مواد تا حدی بالاتر از دمای تبلور مجدد و پایین‌تر از نقطه ذوب باعث تشکیل گرانوله‌های جدید بدون هر گونه تنش اضافی خواهد شد.
۳. مرحله رشد گرانوله: خنک‌سازی مواد با سرعتی مشخص موجب می‌شود که گرانوله‌های به وجود آمده، رشد پیدا کنند. فلزات پس از این مرحله قابلیت استفاده بسیار بیشتری خواهند داشت و این امکان وجود دارد که ویژگی‌های فیزیکی آن‌ها را باز هم تغییر داد.
فلزات قابل استفاده در آنیلینگ
برای انجام فرایند آنیلینگ، باید موادی را به کار برد که قابلیت تغییر از طریق عملیات حرارتی را داشته باشند. به عنوان مثال، انواع مختلف فولاد و چدن به خوبی با تغییر خصوصیات فیزیکی سازگاری پیدا می‌کنند. به همین صورت، برخی از انواع آلومینیوم، مس، برنج و سایر مواد این‌چنینی به این فرایند پاسخ می‌دهند.
کاربردهای آنیلینگ
عملیات آنیلینگ معمولا برای کاربردهای زیر به کار گرفته می‌شود:
- مواد سختکاری شده مانند ورق‌های فلزی بعد از مهرزنی جهت افزایش استحکام، آنیل می‌شوند.
- سیم‌های فلزی کشیده شده با استفاده از آنیلینگ برای استفاده در ساختمان‌های مسکونی آماده‌سازی می‌شوند.
- تغییر شکل اتم‌ها پس از عملیات ماشین‌کاری نیز کاربرد دارد که معمولا برای آنیلینگ پلیمر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- برطرف کردن تنش فلزات پس از جوش دادن قطعات مختلف، استحکام آن‌ها را بسیار بیشتر خواهد کرد.
بسیاری از کارگاه‌های مجهز به فناوری روز، آنیلینگ شبیه سازی شده را برای برخی از فلزات انجام می‌دهند تا از کاربرد آن‌ها برای مصارف مختلف اطمینان حاصل کنند. برای مثال، این کار در زمان ساختن مجتمع‌های مسکونی بزرگ می‌تواند اطمینان خاطر بیشتری را به وجود آورد. شایان ذکر است که روند اجرای این کار به تخصص بالایی نیاز دارد و شرکت‌های ساختمانی این کار را به افرادی واگذار می‌کنند که از سابقه‌ای طولانی در این زمینه برخوردار هستند.